CN104638775A - 无线电力发送设备和无线电力收发设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种无线电力发送设备和无线电力收发设备。所述无线电力发送设备可包括：电力发送线圈，根据控制无线地将电力发送到所述无线电力发送设备的外部；电力发送控制单元，控制通过电力发送线圈发送的电力；保护单元，阻断通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力。

Description

无线电力发送设备和无线电力收发设备

本申请要求于2013年11月11日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0136575号和2014年4月7日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0041085号的韩国专利申请的权益，其中，所述专利申请的公开通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及一种用于无线发送电力的无线电力发送设备和无线电力收发设备。

背景技术

根据与智能电话一起使用的移动装置(诸如，可穿戴装置(例如，智能手表等)、无线鼠标、蓝牙耳机等)的领域的最新发展，已发布了很多产品。由于这些产品消耗最新智能电话的大约10％到25％的电力，所以也已增加了对于在这些装置移动时进行的装置的简单充电方案的需求。

以下的现有技术文献公开了一种通过磁感应效应或磁共振效应以非接触型方案对嵌入在电子装置中的充电器供电的技术。

这种非接触型无线电力发送设备确定在它的附近是否存在从它接收电力的设备，并在预定时间段内将电力发送到该设备以唤醒该设备的通信电路。

然而，在具有如上构造的这种无线电力发送设备的情况下，例如，当一个无线电力发送设备与另一个无线电力发送设备在彼此相邻时，电力可被感应至彼此相邻的两个无线电力发送设备中的至少一个。因此，不期望的电压应力会被施加到它们，导致无线电力发送设备的内部电路构造的损坏，从而导致无法进行无线电力传输的情况。

[现有技术文献]

第2013-0054897号韩国专利公开

发明内容

本公开的一方面可提供一种具有保护功能的无线电力发送设备和无线电力收发设备。

根据本公开的一方面，一种无线电力发送设备可包括：电力发送线圈，根据控制将电力无线地发送到电力发送线圈的外部；电力发送控制单元，控制通过电力发送线圈发送的电力；保护单元，阻断通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力，或将通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力进行旁通。根据本发明的另一方面，一种无线电力收发设备可包括：无线电力接收单元，从无线电力接收单元的外部无线地接收电力；无线电力发送单元，包括电力发送线圈、电力发送控制单元和保护单元，其中，电力发送线圈根据控制将充入的电力无线地发送到电力发送线圈的外部，电力发送控制单元控制通过电力发送线圈发送的电力，保护单元保护电力发送控制单元免受通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力的影响。

保护单元可保护电力发送控制单元免受通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力的影响，电力发送控制单元可包括：电力转换单元，将提供的电力转换为具有预设电平的发送电力；开关单元，对来自电力转换单元的所述发送电力进行开关；控制单元，控制电力转换单元和开关单元的操作。保护单元可保护电力转换单元免受通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力。

保护单元可以是以下元件中的一个元件：过压断路器、三极管交流(AC)开关、半导体闸流管、稳压二极管、瞬态电压抑制(TVS)二极管和压敏电阻器。

保护单元可包括：开关，形成在电力传输控制单元与电力发送线圈之间的电力传输线上，并且电力发送控制单元可检测电力传输线的电压电平，并控制开关的闭合和断开。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本公开的以上和其它方面、特征以及其它优点，在附图中：

图1A是示出在无线电力发送设备中发生问题的示图；

图1B是示出反向地引入到无线电力发送设备的电压的曲线图；

图2是根据本公开的实施例的无线电力发送设备的一个示例的示意性框图；

图3是根据本公开的实施例的无线电力发送设备的另一示例的示意性框图；

图4A、图4B和图4C是示意性地示出根据本公开中的实施例的无线电力发送设备所采用的保护单元的示例的框图；

图5是示出根据本公开中的实施例的无线电力发送设备的电特性的曲线图；

图6A是根据本公开中的实施例的具有无线电力收发设备的移动装置的示意性分解立体图；

图6B是根据本公开中的实施例的具有无线电力收发设备的移动装置的示意性侧面透视图；

图7A至图7C是示意性地示出根据本公开中的实施例的无线电力收发设备的示例的侧面透视图；

图8A和图8B是根据本公开中的实施例的无线电力收发设备的示意性框图。

具体实施方式

现在将结合附图详细地描述本公开的示例性实施例。

然而，可以以许多不同的形式来对本公开进行例证，并且本公开不应被解释为受限于在此阐述的特定实施例。相反地，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域的技术人员充分地传达本公开的范围。

在附图中，为了清楚起见，可扩大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终用于指定相同或类似的元件。

图1A是示出在无线电力发送设备中出现问题的情况的示图，并且图1B是示出引入到这种无线电力发送设备的反向电压的曲线图。

如图1A中所示，在第一无线电力发送设备和第二无线电力发送设备彼此匹配的情况下，来自第二无线电力发送设备的电力将被引入到第一无线电力发送设备的概率可能高。因此，如图1B中所示，感应到第一无线电力发送设备的电力会导致冲击电压(surge voltage)，并且这种冲击电压的电压电平会超出无线电力发送设备所采用的装置的操作电压范围，从而导致将施加过大的电压应力，甚至导致装置损坏。例如，27V冲击电压可瞬间施加到具有9V至15V操作电压范围的装置，从而导致绝缘击穿并损坏装置。

图2是根据本公开中的实施例的无线电力发送设备的示例的示意性框图。

为了解决图1B中示出的问题，参照图2，根据本公开的实施例的无线电力发送设备100可包括电力发送线圈110、电力发送控制单元120和保护单元130。

电力发送线圈110可根据电力发送控制单元120的控制将电力无线地发送到其外部。由于无线发送线圈110具有可将电力发送到其外部，同时也可从其外部接收电力的结构，所以会发生前述问题。

电力发送控制单元120可控制电力发送线圈110，使得供应的电力可被转换为发送电力，并且该电力可通过电力发送线圈110被无线地发送到外部。

为此，电力发送控制单元120可包括：开关单元121，能够对在电力发送线圈110中流动的电力进行开关；电力转换单元122，将供应的电力转换为具有预设电平的发送电力并将其提供给电力发送线圈110；控制单元123，控制开关单元121和电力转换单元122的操作。这里，供应的电力可以是交流(AC)电或直流(DC)电，并且例如，在供应的电力是DC电的情况下，可从电池提供DC电。

从电力发送线圈110的外部通过电力发送线圈110的感应而反向引入的冲击电压可被施加到电力发送控制单元120，并也可被施加到电力转换单元122。

为了保护电力发送控制单元120免受冲击电压的影响，保护单元130可形成在电力发送线圈110与电力转换单元122之间，从而阻断感应到电力发送线圈110的冲击电压。这里，冲击电压的阻断可指示阻断感应的冲击电压的传输，并可指示抑制感应的电压的电平的增加。

此外，如在图3中所示的根据本公开的实施例的无线电力发送设备的另一示例的示意性框图中所示，保护单元130可将感应到电力发送线圈110的冲击电压旁通(bypass)到接地端。

图4A、图4B和图4C是示意性地示出根据本公开中的实施例的在无线电力发送设备中采用的保护单元的示例的框图。

保护单元130可被布置在电力发送线圈110与电力转换单元122之间，保护单元130可由过压断路器、三极管AC开关、半导体闸流管、稳压二极管、瞬态电压抑制(TVS)二极管、压敏电阻器等不同地构造。

虽然图4A和图4B分别示出保护单元130由上述元件之中的TVS二极管或压敏电阻器构造的示例，但是除了上述提到的元件之中的TVS二极管或压敏电阻器之外，保护单元130也可由在此没有提到的元件构造。

此外，参照图4C，保护单元130可由布置在电力发送控制单元的电力转换单元122与电力发送线圈110之间的电力传输线上的开关SW构造，并且电力发送控制单元的控制单元123可检测在开关SW与电力发送线圈110之间的电力传输线的电压电平，并提供控制开关SW闭合/断开的控制信号SSW。

图5是示出根据本公开中的实施例的无线电力发送设备的电特性的曲线图。

参照图5，在根据本公开的实施例的无线电力发送设备中，可确定如图5中所示，采用的保护单元130减小了通过电力发送线圈110感应的冲击电压的电压电平，并且当将图5的曲线图与图1B示出的曲线图进行比较时，可认识到，本公开的技术效果是显著的。

图6A是根据本公开的实施例的具有无线电力收发设备的移动装置的示意性分解立体图，图6B是根据本公开的实施例的具有无线电力收发设备的移动装置的示意性侧面透视图。

根据本公开中的实施例的移动装置200可以是各种移动通信装置(诸如，移动通信终端、智能电话、个人数字助理(PDA)等)之一，并且可以是各种移动电子装置(诸如，MP3播放器、便携式多媒体播放器(PMP)等)之一。

移动装置主体210可执行预设电子操作，并可请求用于执行预设电子操作的驱动电力。

为此，移动装置主体210可设置有容纳部，并且容纳部可存储电池220。

电池220可容纳在移动装置主体210中，并且电池220可将充电的DC电提供给移动装置主体210，从而使移动装置主体210能够执行设置的操作。

为此，电池220可被充电，并且对电池220进行充电的方法的示例可包括通过将电源插头插入移动装置主体210来以有线方案对电池220充电的方法以及从电池220的外部无线地对电池220供电的方法。

可采用无线电力收发设备A以无线地对电池220进行充电，并且无线电力收发设备A的主体230可结合到移动装置主体210。无线电力收发设备A的主体230可以是将容纳部打开或关闭的壳盖230，其中，移动装置主体210的电池220容纳在所述容纳部中。

壳盖230可具有设置在壳盖230中的容纳部，容纳部可具有在容纳部中容纳的电力发送或接收设备231，例如，当电力发送或接收模块231从外部无线地接收电力时，电力发送或接收模块231可利用所述电力通过端子232对电源220进行充电。

另一方面，根据本公开的实施例的无线电力收发设备A可以以预设无线方案对电源220进行充电，并可将在充入电源220的电力无线地发送到它的外部。为此，电力发送或接收模块231可通过端子232接收充入电池220的电力，并将该电力无线地发送到它的外部。

图7A至图7C是示意性地示出根据本公开的实施例的无线电力收发设备的示例的侧面透视图。

参照图7A，壳盖230可具有在壳盖230中容纳的电力发送模块231b和电力接收模块231a，并且移动装置主体210可设置有用于容纳电池220的容纳部。

虽然附图示出壳盖230的厚度比移动装置主体210的厚度厚的情况，但这仅示出了壳盖230的厚度相对厚的极端情况以便于解释，并且根据本公开的实施例的包括在无线电力收发设备中的壳盖230的厚度可以与结合到移动装置主体210的背面的一般壳盖没有实质性的差别，并且可不限于在附图中示出的它的实施例。

电池220可将充入的电力供应到电力发送模块231b，并且电池220也可接收由电力接收模块无线地接收的电力并可通过该电力被充电。

如图7B中所示，壳盖230可设置有用于容纳电力发送模块231b和电力接收模块231a的至少一个容纳部，并且壳盖230可设置有第一接收部230-1和第二接收部230-2，使得可在第一接收部231-1和第二接收部230-2中分别容纳电力接收模块231a或电力发送模块231b。

另一方面，参照图7A，电力接收模块231a可包括无线地接收电力的电力接收线圈231a-1和控制无线电力接收的电力接收控制单元231a-2，电力发送模块231b可包括控制无线电力发送的电力发送控制单元231b-1和无线地发送电力的电力发送线圈231b-2。

此外，根据本公开的实施例的无线电力收发设备还可包括控制单元233，并且控制单元233可根据电池的电力状态信息来控制电力接收模块231a和电力发送模块231b的操作，更详细地，控制单元233可根据电池的电力电平选择性地控制电力接收模块231a和电力发送模块231b的操作。

此外，控制单元233可控制按照有线方案从外部装置(诸如，适配器)对其进行充电的电池，并可执行控制，使得在电池中已进行有线充电充入的电力可通过电力发送模块231b无线地发送到它的外部。

如图7C中所示，电力接收控制单元231a-2和电力发送控制单元231b-1可被构造为用于控制电力发送和电力接收二者的单个模块，并且电力接收线圈231a-1和电力发送线圈231b-2可被配置为用于发送电力和接收电力二者的单个线圈。

电力接收控制单元231a-2和电力发送控制单元231b-1可执行控制，使得电力以磁共振方案或磁感应方案被无线地发送或接收。

图8A和图8B是根据本公开中的实施例的无线电力收发设备的示意性框图。

参照图8A和图8B，根据本公开的实施例的无线电力收发设备可具有形成在电力发送线圈231b-2和电力发送控制单元231b-1之间的保护单元231b-3，并且电力发送控制单元231b-1可与图2和图3中示出的示图以及它们的描述相同的功能和构造。

此外，保护单元231b-3也可具有与图2、图3、图4A和图4B中示出的示图以及它们的描述具有相同的功能和构造。

如以上阐述的，根据本公开的实施例，可保护无线电力发送设备免受不期望的电压应力，其中，当两侧的无线电力发送设备彼此匹配时，通过从一侧无线电力发送设备感应到另一侧无线电力发送设备的电力会发生所述不期望的电压应力。

虽然以上已经示出并描述了示例性实施例，但是本领域的技术人员将清楚，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以做出修改和改变。

Claims (18)

1.一种无线电力发送设备，包括：

电力发送线圈，无线地发送电力；

电力发送控制单元，控制通过电力发送线圈发送的电力；

保护单元，阻断电力发送线圈感应的电力。

2.如权利要求1所述的无线电力发送设备，其中，保护单元保护电力发送控制单元免受通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力的影响。

3.如权利要求1所述的无线电力发送设备，其中，电力发送控制单元包括：

电力转换单元，将提供的电力转换为具有预设电平的发送电力；

开关单元，对来自电力转换单元的所述发送电力进行开关；

控制单元，控制电力转换单元和开关单元的操作。

4.如权利要求3所述的无线电力发送设备，其中，保护单元保护电力转换单元免受通过电力发送线圈从外部感应的电力的影响。

5.如权利要求1所述的无线电力发送设备，其中，保护单元是以下项之一：过压断路器、三极管交流(AC)开关、半导体闸流管、稳压二极管、瞬态电压抑制(TVS)二极管和压敏电阻器。

6.如权利要求1所述的无线电力发送设备，其中，保护单元包括：开关，形成在电力发送控制单元与电力发送线圈之间的电力传输线上，并且电力发送控制单元检测电力传输线的电压电平，并控制开关的闭合和断开。

7.一种无线电力发送设备，包括：

电力发送线圈，无线地发送电力；

电力发送控制单元，控制通过电力发送线圈发送的电力；

保护单元，对电力发送线圈感应的电力进行旁通。

8.如权利要求7所述的无线电力发送设备，其中，保护单元保护电力发送控制单元免受通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力的影响。

9.如权利要求7所述的无线电力发送设备，其中，电力发送控制单元包括：

电力转换单元，将提供的电力转换为具有预设电平的发送电力；

开关单元，对来自电力转换单元的所述发送电力进行开关；

控制单元，控制电力转换单元和开关单元的操作。

10.如权利要求9所述的无线电力发送设备，其中，保护单元保护电力转换单元免受通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力的影响。

11.如权利要求7所述的无线电力发送设备，其中，保护单元是以下项之一：稳压二极管、瞬态电压抑制(TVS)二极管和压敏电阻器。

12.一种无线电力收发设备，包括：

无线电力接收单元，无线地接收电力；

无线电力发送单元，具有电力发送线圈、电力发送控制单元和保护单元，其中，电力发送线圈无线地发送充入的电力，电力发送控制单元控制通过电力发送线圈发送的电力，保护单元保护电力发送控制单元免受电力发送线圈感应的电力的影响。

13.如权利要求12所述的无线电力收发设备，其中，保护单元通过阻断通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力来保护电力发送控制单元。

14.如权利要求12所述的无线电力收发设备，其中，保护单元通过将经由电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力旁通到接地端来保护电力发送控制单元。

15.如权利要求13和权利要求14中的任一权利要求所述的无线电力收发设备，其中，电力发送控制单元包括：

电力转换单元，将提供的电力转换为具有预设电平的发送电力；

开关单元，对来自电力转换单元的所述发送电力进行开关；

控制单元，控制电力转换单元和开关单元的操作。

16.如权利要求15所述的无线电力收发设备，其中，保护单元保护电力转换单元免受通过电力发送线圈从电力发送线圈的外部感应的电力的影响。

17.如权利要求12所述的无线电力收发设备，其中，保护单元是以下项之一：过压断路器、三极管交流(AC)开关、半导体闸流管、稳压二极管、瞬态电压抑制(TVS)二极管和压敏电阻器。

18.如权利要求12所述的无线电力收发设备，其中，保护单元包括：开关，布置在电力发送控制单元与电力发送线圈之间的电力传输线上；并且，电力发送控制单元检测电力传输线的电压电平，并控制开关的闭合和断开。